JP3951960B2 - 誘電体フィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体ブロックに複数の共振器を形成した誘電体フィルタに関する。詳しくは、誘電体フィルタの開放端面の入出力電極のパターンを改良して、容易にスプリアス特性を改善できる誘電体フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話などの移動通信機器では、送受共用器なども含めて種々の誘電体フィルタが用いられている。従来、誘電体フィルタとして、図６に示すように、誘電体ブロックの内部に複数の共振孔を備えた同軸型誘電体共振器を複数配列したものが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６において、誘電体フィルタは、対向する第１の端面１ａと第２の端面１ｂを有する略六面体形状の誘電体ブロック１と、前記第１の端面１ａから第２の端面１ｂにかけて誘電体ブロック１内に形成された複数の貫通孔６と、該貫通孔６の内壁に形成された内導体３と、該内導体３から前記第１の端面（開放端面）にのびる結合用電極１３と、前記誘電体ブロック１の外面に形成された外導体５と、入出力電極４とからなる。前記結合用電極１３は、各共振器どうしを結合させる。特に、入出力段の共振器に形成された結合用電極１３は、前記入出力電極４との外部結合を得るためにも使用される。前記入出力電極４は、実装面において外部回路と接続される。
【０００４】
以上のような構造を有する従来の誘電体フィルタは、実装基板にはんだ付けなどによって表面実装して用いられるが、その際、入出力電極の一端を形成した一側面Ａを実装基板表面に合わせるように実装される。
この種の誘電体フィルタでは、誘電体ブロックの比誘電率ε_ｒと、貫通孔の軸方向（上下方向）及び配列方向(誘電体ブロックの長手方向)の双方に平行な方向の誘電体ブロックの断面積（図６において、誘電体ブロックの高さをＨとし長さをＷとすると、断面積はＨ×Ｗとなる）とで決まる周波数ｆ_Ｓを有するＴＥモードのスプリアスが発生する。このスプリアス周波数が誘電体共振器の共振周波数の２倍又は３倍の高調波に近い場合には、受信回路系や送信回路系の動作の安定性等に好ましくない影響が及ぶ。このような影響を避けるために、上記従来の誘電体フィルタの場合には、スプリアス周波数の共振ピークを高調波から遠ざけるべく、誘電体ブロックのサイズ、即ち誘電体フィルタの外形寸法を変更しなければならなかった。
【０００５】
このような問題を解決するためにトラップ回路を付加することが考えられる（例えば、特許文献２参照）。図７に、トラップ回路を付加した誘電体フィルタ１０の分解斜視図を示す。この形態では、誘電体実装基板３０上に、誘電体フィルタ１０、トラップ用誘電体共振器３６、チップコンデンサ３５、接続端子３７が配置されている。
【０００６】
誘電体フィルタ１０は、４段の誘電体共振器からなり、開放端面において入出力段の誘電体共振器に容量結合している１対の入出力電極４が形成され、該入出力電極４は、誘電体フィルタ１０の側面（図７における下面）まで延長されて、外導体５から絶縁されて形成されている。一方、実装基板基板３０の上面には、アース導体３３と該アース導体から絶縁された１対の基板入出力電極３１とが形成されている。誘電体フィルタ１０の外導体５は誘電体実装基板３０上面のアース導体３３と接続されており、誘電体フィルタ１０の入出力電極４は誘電体実装基板３０上面の基板入出力電極３１と接続されている。
【０００７】
基板入出力電極３１は、トラップ用誘電体共振器３６との結合用電極をも兼ねており、そのための延在部３２を有する。該延在部３２にはチップコンデンサ３５の一方の電極が接合されており、該コンデンサの他方の電極は接続端子３７を介してトラップ用誘電体共振器３６の内導体と接続されている。該トラップ用誘電体共振器３６の外導体は基板のアース導体３３と接続されている。
【０００８】
【特許文献１】
特公平３−４０９６２号公報（第８頁、第２図）
【特許文献２】
特開２００２−１６４７０８号公報（第１０頁、第１５図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、トラップ付加のためには、誘電体共振器、コンデンサ、接続端子などの多くの部品を追加することが必要になり、このような多くの部品を所定の位置に組み込むためのハンダ付けなどの作業が必要である。従って、スプリアスの抑制は可能となるものの、装置の小型化が困難であり、部品コスト及び製造コストが高くなるという難点がある。
【００１０】
本発明の目的は、誘電体ブロックの外形寸法を変更したり部品点数を増加させたりすることなしに、良好なスプリアス特性を得ることができ、しかも組み立てなどの製造のコストの低減が可能な誘電体フィルタを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記目的を達成するものとして、誘電体ブロックの対向する第１と第２の端面間に内導体が被覆された複数の貫通孔を有し、前記第１の端面を除く前記誘電体ブロックの外面に外導体が被覆されて構成される、複数の共振器と、前記外導体と絶縁され、前記第１の端面において入出力段の前記共振器と容量結合し実装面まで延長されている入出力電極とを有する誘電体フィルタにおいて、前記入出力電極は、前記第１の端面において所定の周波数で自己共振するようなインダクタンス成分を有する導体パターンを含むことを特徴とする誘電体フィルタが提供される。
【００１２】
また、本発明の一実施形態は、前記誘電体ブロックにさらにトラップ共振器が形成されており、前記入出力電極が前記トラップ共振器と容量結合していることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施形態を説明する。
図１は、本発明による誘電体フィルタの一実施形態の開放端面（第１の端面）の一部の電極パターンを示す平面図である。図１において、省略されている部分は図６とほぼ同じ電極パターンである。また、本実施形態の貫通孔数、外形寸法も図６の形態と同一である。即ち、本発明の誘電体フィルタは、誘電体ブロック１の対向する第１と第２の端面１ａ、１ｂ（但し、１ｂは図示省略）間に内導体３が被覆された複数の貫通孔６を有しており、前記第１の端面１ａを除く前記誘電体ブロック１の外面に外導体５が被覆されて構成された、複数の共振器を有する。また、誘電体フィルタは、外導体５と絶縁され、前記第１の端面において入出力段の前記共振器と容量結合し実装面まで延長されている入出力電極４を有している。従来の形態の図６と異なる点は、図１に示されているように、入出力電極４の導体パターンが前記第１の端面１ａにおいて所定の周波数で自己共振するようなインダクタンス成分４ｂを有するように形成されていることである。
【００１４】
図１に示されるように、本実施形態では、開放端面（第１の端面）１ａにおいて、インダクタンス成分を有する導体パターン４ｂが描かれその一端４ａが入出力段の共振器の結合用電極１３と容量結合しており、他の一端４ｃが実装面まで延長されて、実装基板の基板入出力電極と接続されるように誘電体ブロックの外導体と絶縁されて形成されている。ここで、前記入出力電極４の導体パターン４ｂは、自らのインダクタンスと寄生容量から生じる自己共振周波数をもち、スプリアス特性を抑制する周波数で自己共振するインダクタンス成分を有するように導体パターン（ライン幅、ライン長、ライン配置等）を設定する事で、所望の周波数のスプリアス特性を改善することができる。
【００１５】
図２に、図１における開放端面電極部の等価回路を示す。図２の等価回路では、図１と同じく、誘電体フィルタの一部の回路を省略して示している。Ｃ１は、共振器の結合用電極１３とこれに隣接する入出力電極４の一端４ａとの間に形成される電極間容量である。Ｌ１は入出力電極４の導体パターン４ｂにより得られたインダクタンスである。Ｃ２は、入出力電極４の導体パターン４ｂを形成したときに発生する並列寄生容量である。前記、Ｌ１及びＣ２で形成される共振器は、その自己共振周波数をスプリアス特性を抑制する周波数に設定することで、所望の周波数のスプリアス特性を改善することができる。
【００１６】
本実施形態における周波数特性図を図３に示す。比較のため、図６に示す従来型の誘電体フィルタの周波数特性図も示してある。ここで、インダクタンス成分を構成する電極パターン以外は開放端面電極パターンも図６に示す従来の実施形態と図１に示す本実施形態とは貫通孔数、外形寸法も含めてほぼ同じである。
【００１７】
図３において、ｘは通過帯域の中心周波数、ｙは中心周波数の２倍の周波数を示す。図３のｙの周波数において、上の線が従来例、下の線が本発明の実施形態で得られた周波数特性である。従来型の誘電体フィルタ（誘電体バンドパスフィルタ）に比べ入出力電極に所定の周波数で自己共振するようなインダクタンス成分を有する導体パターンを設けた本実施形態では、通過帯域の２倍の周波数での減衰量（ＡＴＴ．）が向上している。
【００１８】
図４は、本発明による誘電体フィルタの第２の実施形態の開放端面（第１の端面）の一部の導体パターンを示す平面図である。省略されている部分は図６とほぼ同じ導体パターンである。図１の実施形態では、入出力電極のインダクタンス成分を構成する導体部分４ｂが、共振器の結合電極との容量結合を得るための導体部分４ａと分かれていたのに対し、図４に示す本実施形態によれば、入出力電極のインダクタンス成分を構成する導体の一部４ｄが、そのまま、共振器の結合用電極１３との容量結合を得るように形成されているのがわかる。こうすることで、スプリアス特性を向上させつつ電極を設ける面積の省スペース化が図れ、より小型な誘電体フィルタを構成することができる。
【００１９】
図５は、本発明による誘電体フィルタの第３の実施形態における開放端面（第１の端面）の一部の導体パターンを示す説明図である。図５において、省略されている部分は図６とほぼ同じ電極パターンである。第３の実施形態では、前記第２の実施形態の誘電体フィルタにさらに帯域外減衰をより向上させるためのトラップ用の共振器（トラップ共振器４０）を追加した構成になっている。本実施形態によれば、インダクタンス成分を構成する導体パターンの一部４ｄが、入出力段の共振器と容量結合するとともに、前記インダクタンス成分を構成する導体パターンの他の部分４ｅが前記トラップ共振器４０と容量結合するようになっている。こうすることで、小型化を実現しながら、スプリアス特性の良いかつ、帯域近辺の減衰特性が良い誘電体フィルタを構成することができる。
【００２０】
本実施例では、４段または４段にトラップ共振器が１つ付加されたものについて説明したが、４段以上或いはそれ以下のフィルタについても適用できる。
【００２１】
本発明のインダクタンス成分を有する導体パターンを含む入出力電極は、両方の入出力電極に形成されても良いし、どちらか一方の入出力電極に形成されてもよい。なお、本発明は、共振器間の結合方法を、図６に示したような開放端面に形成された結合用電極に限定するものではない。
【００２２】
以上、本発明のインダクタンス成分を有する導体パターンを含む入出力電極について、誘電体バンドパスフィルタについて説明したが、本発明の入出力電極は送受共用器についても適用できる。送受共用器では、入力電極、出力電極、共用電極が同一ブロック内に形成されるが、本発明の第１の端面において所定の周波数で自己共振するようなインダクタンス成分を有する導体パターンを上記のいずれの電極に適用しても良く、すべてに適用してもよい。これにより、送信通過特性及び、受信通過特性、アイソレーション特性の高周波特性を向上させることができる。なお、送受共用器は、２つのフィルタから構成されており、前述の送受共用器は本発明の誘電体フィルタを利用していることは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、誘電体ブロックに複数の共振器を形成した誘電体フィルタの開放端面において共振器と容量結合し実装面まで延長されている入出力電極を有する誘電体フィルタにおいて、前記入出力電極が、前記開放端面において所定の周波数で自己共振するようなインダクタンス成分を有する導体パターンを含むようにしたことにより、誘電体ブロックの外形寸法を変更したり部品点数を増加させたりすることなしに、良好なスプリアス特性を得ることができ、しかも組み立てなどの製造のコストの低減が可能な誘電体フィルタとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による誘電体フィルタの一実施形態における開放端面（第１の端面）の電極パターンを示す説明図である。
【図２】 図１における開放端面電極部の等価回路図である。
【図３】 図１に示す本発明の実施形態および図６に示す従来の実施形態における周波数特性図である。
【図４】 本発明による誘電体フィルタの他の実施形態における開放端面（第１の端面）の導体パターンを示す説明図である。
【図５】 本発明による誘電体フィルタの第３の実施形態における開放端面（第１の端面）の導体パターンを示す説明図である。
【図６】 誘電体ブロックの内部に複数の共振孔を備えた従来の同軸型誘電体共振器の斜視図である。
【図７】 トラップ回路を付加した従来の誘電体フィルタの分解斜視図である。
【符号の説明】
１ 誘電体ブロック
１ａ 第１の端面（開放端面）
１ｂ 第２の端面
３ 内導体
４ 入出力電極
４ａ 入出力電極における共振器との容量結合を得る導体部分
４ｂ 入出力電極におけるインダクタンス成分を有する導体部分
４ｃ 入出力電極における実装基板の電極と結合する導体部分
５ 外導体
６ 貫通孔
１０ 誘電体フィルタ
１３ 結合用電極
３０ 誘電体実装基板
３１ 基板入出力電極
３２ 基板入出力電極延在部
３３ アース導体
３５ チップコンデンサ
３６ トラップ用誘電体共振器
３７ 接続端子
４０ トラップ共振器

Claims (2)

1. 誘電体ブロックの対向する第１と第２の端面間に内導体が被覆された複数の貫通孔を有し、前記第１の端面を除く前記誘電体ブロックの外面に外導体が被覆されて構成される、複数の共振器と、前記外導体と絶縁され、前記第１の端面において入出力段の前記共振器と容量結合し実装面まで延長されている入出力電極とを有する誘電体フィルタにおいて、
   前記入出力電極は、前記第１の端面において自らのインダクタンスと寄生容量から生じる自己共振周波数をもち、スプリアス特性を抑制する周波数で自己共振するようなインダクタンス成分を有する導体パターンを含むことを特徴とする誘電体フィルタ。
2. 前記誘電体ブロックにさらにトラップ共振器が形成されており、前記入出力電極の導電パターンの一部が前記入出力段の共振器と容量結合するとともに、他の部分が前記トラップ共振器と容量結合していることを特徴とする請求項１記載の誘電体フィルタ。

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